發(fā)酵工程與設(shè)備習(xí)題答案

第一章1．簡(jiǎn)述發(fā)酵工程的觀點(diǎn)及其主要內(nèi)容。發(fā)酵工程是生物技術(shù)的重要構(gòu)成部分，是生物技術(shù)家產(chǎn)化的重要環(huán)節(jié)。它是應(yīng)用生物學(xué)、化學(xué)和工程技術(shù)學(xué)的原理，大規(guī)模（工廠化）培育動(dòng)植物和微生物細(xì)胞，生產(chǎn)生物量或產(chǎn)物的科學(xué)。發(fā)酵工程可分為上游工程、中游工程和下游工程。生產(chǎn)微生物細(xì)胞（或生物量）；生產(chǎn)微生物的酶；因重組產(chǎn)物；將一個(gè)化合物經(jīng)過(guò)發(fā)酵改造其化學(xué)構(gòu)造

生產(chǎn)微生物的代謝產(chǎn)物；——生物轉(zhuǎn)變。

生產(chǎn)基2.什么叫次級(jí)代謝產(chǎn)物？次級(jí)代謝產(chǎn)物是微生物在哪些生長(zhǎng)時(shí)期形成的？其與初級(jí)代謝產(chǎn)物有什么關(guān)系？以初級(jí)代謝產(chǎn)物為原料經(jīng)過(guò)次級(jí)代謝合成的，對(duì)自己無(wú)明確生理作用的代謝產(chǎn)物叫次級(jí)代謝產(chǎn)物。關(guān)系：先產(chǎn)生初級(jí)代謝產(chǎn)物，后產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物；初級(jí)代謝是次級(jí)代謝的基礎(chǔ)；次級(jí)代謝是初級(jí)代謝在特定前提下的持續(xù)與發(fā)展。3.發(fā)酵過(guò)程有哪些構(gòu)成部分？用于菌種擴(kuò)大培育和發(fā)酵生產(chǎn)用的培育基配方；培育基、發(fā)酵罐和協(xié)助設(shè)施的滅菌；足量的高活性、純培育的接種物；在適合條件的發(fā)酵罐中培育菌體生產(chǎn)產(chǎn)物；產(chǎn)物的提取和純化；生產(chǎn)過(guò)程的廢物的辦理。第二章1.發(fā)酵工程菌株的選育方法有哪些？各有何特色？自然選育：自覺(jué)突變率低，變異程度較稍微，變異過(guò)程十分遲緩；自覺(jué)突變不定向，負(fù)向變異可能性大，正向變異可能性小誘變育種：方法簡(jiǎn)單，快速，見(jiàn)效明顯。原生質(zhì)體交融：打破種屬間的界線(xiàn)，提升重組頻次，擴(kuò)大重組幅度。雜交育種：使不一樣菌株的優(yōu)秀性狀集中在重組體中，擴(kuò)大變異范圍，擁有更強(qiáng)的方向性和目的性。基因工程育種：按人們的夢(mèng)想使生物體的遺傳性狀發(fā)生定向變異。2.發(fā)酵工程對(duì)菌種有何要求？菌種的分別和挑選基本流程是如何的？要求：能大批高效合成產(chǎn)物；發(fā)酵培育基原料低價(jià)；培育條件簡(jiǎn)單控制；易于液中提取產(chǎn)物；不易污染其余雜菌和噬菌體；無(wú)毒無(wú)害；性能穩(wěn)固，不易退化3.菌種退化的主要表現(xiàn)，并剖析原由和防治的方法。表現(xiàn)：菌種的退化能夠是形態(tài)上的，也能夠是生理上的，如原有細(xì)胞形態(tài)性狀變得不典型，菌種生長(zhǎng)速度變慢，產(chǎn)生的孢子變少，代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力降落等。原由：一是菌種收藏不妥；二是菌種生長(zhǎng)的要求沒(méi)有獲取知足。方法：1）減少傳代次數(shù)；2）創(chuàng)建優(yōu)秀的培育條件；3）常常進(jìn)行純種分別，并對(duì)相應(yīng)的性狀指標(biāo)進(jìn)行檢查；4）采納有效的菌種收藏方法；最有效的方法是菌種復(fù)壯，詳細(xì)是采納純種分別技術(shù)選出優(yōu)秀菌株；寄生性菌株經(jīng)過(guò)在寄主體內(nèi)生長(zhǎng)恢復(fù)寄生性；裁減衰敗的個(gè)體。4.說(shuō)明菌種收藏的基來(lái)源理和方法，并指出國(guó)內(nèi)的菌種的主要收藏機(jī)構(gòu)。原理：依據(jù)菌種特征，創(chuàng)建有益于其休眠的環(huán)境（如干燥、低溫、缺氧、缺少營(yíng)養(yǎng)、加保護(hù)劑等）保留孢子、芽孢等的休眠體。方法：斜面低溫收藏法；液體白臘封存收藏法；砂土管收藏法；懸液收藏法；真空冷凍干燥收藏法；低溫收藏法；液氮超低溫收藏法。CGMCC一般微生物菌種收藏管理中心CCTCC中國(guó)典型培育物收藏中心ACCC中國(guó)農(nóng)業(yè)微生物菌種收藏管理中心AS-IV中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所CFCC中國(guó)林業(yè)微生物菌種收藏管理中心CICC中國(guó)工業(yè)微生物菌種收藏管理中心CMCC中國(guó)醫(yī)學(xué)細(xì)菌收藏管理中心CVCC獸醫(yī)微生物菌種收藏管理中心GIMCC廣東省微生物研究所微生物菌種收藏中心SH上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所BCRC臺(tái)灣生物質(zhì)源保留及研究中心5.常用的工業(yè)微生物種類(lèi)有哪些？每種舉3個(gè)典型代表并說(shuō)明其主要發(fā)酵產(chǎn)品。細(xì)菌:枯草芽孢桿菌；乳酸桿菌；醋酸桿菌；棒狀桿菌；短桿菌。淀粉酶；蛋白酶；乳酸；氨基酸；肌苷酸放線(xiàn)菌：常用的放線(xiàn)菌：鏈霉菌屬、小單孢菌屬和諾卡氏菌屬等。能產(chǎn)生多種抗生素。如鏈霉素、紅霉素、金霉素、慶大霉素等酵母菌：啤酒酵母；假絲酵母；類(lèi)酵母；釀酒；面包；低凝結(jié)點(diǎn)石油；脂肪酶；酵母菌體蛋白霉菌：根霉、毛霉、犁頭霉，紅曲霉，曲霉、青霉，酶制劑；抗生素；有機(jī)酸；甾體激素等6.采納什么方法能夠分別到能分解并利用苯作為碳源和能源物質(zhì)的細(xì)菌純培育物？(1)取樣：從苯含量較高的環(huán)境中收集土樣或水樣；(1)配制培育基，制備平板：一種僅以苯作為獨(dú)一碳源(A)，另一種不含任何碳源作為比較(B)；(3)稀釋?zhuān)簩悠泛线m稀釋(十倍稀釋法)，涂布入平板；(4)培育：將平板置于合適溫度條件下培育，察看能否有菌落產(chǎn)生；(5)選擇培育：將A平板上的菌落編號(hào)并分別轉(zhuǎn)接至B平板，置于同樣溫度條件下培育(在B平板上生長(zhǎng)的菌落是可利用空氣中CO2的自養(yǎng)型微生物)；(6)挑選培育：挑取在A乎板上生長(zhǎng)而不在B平板上生長(zhǎng)的菌落，在一個(gè)新的A平板上劃線(xiàn)、培育．獲取單菌落，初步確立為可利用苯作為碳源和能源的微生物純培育物；(7)將初步確立的目標(biāo)菌株轉(zhuǎn)接至以苯作為唯一碳源的液體培育基中進(jìn)行搖瓶發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，利用相應(yīng)化學(xué)剖析方法定量剖析該菌株分解利用苯的狀況。第三章1.簡(jiǎn)要說(shuō)明工業(yè)發(fā)酵培育基的選擇依照。①知足產(chǎn)物最經(jīng)濟(jì)的合成。②發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能的少。③培育基的原料應(yīng)就地取材，價(jià)錢(qián)便宜；且性能穩(wěn)固，資源豐富，便于采買(mǎi)運(yùn)輸，合適大規(guī)模儲(chǔ)蓄，能保證生產(chǎn)上的供應(yīng)。④應(yīng)能知足整體工藝的要求，如不影響通氣、提取、純化及廢物辦理等。2．發(fā)酵過(guò)程中泡沫形成的原由是什么？有何危害？如何除去泡沫？原由：與培育基的組分或微生物產(chǎn)生的一些因子相關(guān)，主假如培育基中的蛋白質(zhì)在氣液界面處形成穩(wěn)固薄膜所致。泡沫會(huì)致使培育基中的細(xì)胞逃逸從而自溶，開(kāi)釋出胞內(nèi)蛋白，進(jìn)一步增添泡沫的穩(wěn)固性。危害：①致使發(fā)酵罐工作容積減小；②傳質(zhì)傳熱速率降低；③擾亂傳感器使發(fā)酵過(guò)程的監(jiān)控?zé)o效；④空氣過(guò)濾器受潮易污染雜菌；⑤發(fā)酵液逃逸致使產(chǎn)物損失。消泡沫方法：①改用合成培育基，改良某些物理參數(shù)（如pH、溫度、通風(fēng)和攪拌）；②利用機(jī)械消泡器；③利用消泡劑（會(huì)降低傳氧速率）。3.種子培育基和發(fā)酵培育基有何異同？①種子培育基的糖分較少，氮源許多②種子培育基應(yīng)和發(fā)酵培育基成分鄰近③關(guān)于連續(xù)發(fā)酵，種子培育基和發(fā)酵培育基應(yīng)當(dāng)同樣④抗衡生素發(fā)酵，種子培育基應(yīng)含有充分的碳源和氮源4.在設(shè)計(jì)某一發(fā)酵培育基時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)哪些知識(shí)？①依據(jù)古人的經(jīng)驗(yàn)和培育基成分確立一些一定考慮的問(wèn)題，初步確立可能的培育基成分②經(jīng)過(guò)單因子實(shí)驗(yàn)最后確立出最為適合的培育基成分；③培育基成分確立后，剩下的問(wèn)題就是各成分最適的濃度，因?yàn)榕嘤煞趾枚?，為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)常采納一些合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法第四章1.什么叫對(duì)數(shù)殘留定律？在應(yīng)用對(duì)數(shù)殘留定律進(jìn)行培育基滅菌工藝條件計(jì)算是滅菌度一般選多少？對(duì)數(shù)殘留定律：培育基中的微生物受熱的死亡速率與殘余的微生物數(shù)目成正比，即往常生產(chǎn)中取培育基的滅菌要求即滅菌度為N=10-3個(gè)/罐

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kN2.采納什么滅菌工藝條件既能達(dá)到滅菌要求，又能減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損壞。為何？連續(xù)滅菌。高溫短時(shí)，當(dāng)滅菌溫度上漲時(shí)，微生物殺滅速度的上漲，超出培育及成分的速度，依據(jù)這一理論，培育基滅菌采納高溫短時(shí)間的方法，以減少營(yíng)養(yǎng)成分的破裂，營(yíng)養(yǎng)成分雖因溫度增添，損壞也增添，但因滅菌溫度大為縮短，總的損壞量所以減少。3.過(guò)濾除菌的機(jī)理有哪些？纖維介質(zhì)過(guò)濾除菌起作用的是哪幾個(gè)機(jī)理？①慣性作用；②擴(kuò)散作用；③靜電吸附；④攔截作用1>慣性沖擊（捕集）作用2>攔截捕集作用3>擴(kuò)散作用4>重力沉降作用5>靜電吸引作用4.一臺(tái)連續(xù)滅菌器的滅菌溫度是129.5℃，要求在40min內(nèi)對(duì)30m3的培育基進(jìn)行滅菌,培育基的原始污染度是105個(gè)菌/cm3,要求滅菌后30m3培育基中只有一個(gè)菌，試計(jì)算滅菌時(shí)間應(yīng)為多長(zhǎng)（已知129.5℃下枯草桿菌芽孢比熱死速率常數(shù)是28.7min-1）。解：依據(jù)對(duì)數(shù)殘留定律5.某發(fā)酵罐的通風(fēng)量為103/min，發(fā)酵周期100h，要求倒罐率為0.1%，原始空氣含菌量為5000個(gè)/m3，試計(jì)算過(guò)濾器過(guò)濾介質(zhì)的厚度（采納直徑為16μm的棉花纖維，當(dāng)空氣的流速為0.1m/s時(shí)過(guò)濾常數(shù)是0.135cm-1）。第五章1．單細(xì)胞微生物分批培育過(guò)程分為哪幾個(gè)時(shí)期？各個(gè)時(shí)期的比生長(zhǎng)速率分別是多少？細(xì)胞生長(zhǎng)可分為遲滯期、加快期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久、減速期、穩(wěn)固生長(zhǎng)久和衰滅期6個(gè)階段。①遲滯期，將少許的單細(xì)胞接種到必定體積的固定培育基中，開(kāi)始階段細(xì)胞其實(shí)不分裂，細(xì)胞數(shù)目不增添這一階段稱(chēng)為遲滯期。②.加快期，經(jīng)過(guò)遲滯期后，細(xì)胞開(kāi)始大批生殖，進(jìn)入一個(gè)短暫的加快期并很快抵達(dá)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久。③對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久，微生物經(jīng)過(guò)遲滯期的調(diào)整后，進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段，使細(xì)胞數(shù)目和菌體質(zhì)量的增添隨培育時(shí)間成直線(xiàn)上漲，這一時(shí)期稱(chēng)為對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。④.減速期，分批培育中，微生物集體不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持指數(shù)增添這是因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏代謝產(chǎn)物的累積，從而致使生長(zhǎng)速率降落。進(jìn)入減速期⑤穩(wěn)固生長(zhǎng)久，微生物在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期，跟著基質(zhì)的耗費(fèi)，即當(dāng)限制性基質(zhì)濃度S=Ks時(shí)，基質(zhì)則不可以支持微生物的下一集細(xì)胞分裂。⑥.衰滅期，穩(wěn)固生長(zhǎng)久后，跟著基質(zhì)的嚴(yán)重缺少，代謝產(chǎn)物得更多累積，細(xì)胞的能量貯備耗費(fèi)完成以及環(huán)境條件的惡劣變化使細(xì)胞生進(jìn)步入衰滅期。2.何為分批式培育與發(fā)酵、連續(xù)式培育與發(fā)酵、分批補(bǔ)液式培育與發(fā)酵？試比較三者的優(yōu)弊端及其在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用狀況。分批培育與發(fā)酵法：采納單罐液體深層發(fā)酵法，即液體培育基一次性投入發(fā)酵罐，滅菌、冷卻、接種后，進(jìn)行一次性培育與發(fā)酵，最后一次性收獲的培育與發(fā)酵的方法。連續(xù)培育：指在以必定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)連續(xù)供應(yīng)新鮮培育基，同時(shí)以同樣速度將培育液從發(fā)酵罐內(nèi)放出，從而使發(fā)酵罐內(nèi)液體量保持恒定，使培育物在近似恒定狀態(tài)下生長(zhǎng)和進(jìn)行代謝活動(dòng)的方法。長(zhǎng)處：恒定狀態(tài)可有效地延伸分批培育中的對(duì)數(shù)期，達(dá)到穩(wěn)固高速培育微生物或產(chǎn)生大批代謝產(chǎn)物的目的。防止分批培育所需的沖洗、投料、滅菌、接種、放罐等各樣操作，有益于提升生產(chǎn)率。發(fā)酵產(chǎn)質(zhì)量量穩(wěn)固。便于自動(dòng)控制。弊端：菌種在長(zhǎng)時(shí)間培育中易變異，且簡(jiǎn)單染菌。若操作不妥，新加入的培育基與原有的培育基不易完整混淆。分批補(bǔ)料培育；指在分批式培育液體深層培育至中后期時(shí)，經(jīng)過(guò)間歇或連續(xù)向發(fā)酵罐中補(bǔ)加滅菌的新鮮液體培育基，增添發(fā)酵液的總量，以保持較高的發(fā)酵產(chǎn)物的增添幅度最后一次性收獲的發(fā)酵方式。與分批培育方式比較①.能夠排除培育過(guò)程中的底物克制、產(chǎn)物的反應(yīng)克制和葡萄糖的分解隔絕效應(yīng)；②.關(guān)于耗氧過(guò)程，能夠防止在分批培育過(guò)程中因一次性投糖過(guò)多造成的細(xì)胞大批生長(zhǎng)、耗氧過(guò)多以致通風(fēng)攪拌設(shè)施不可以般配的狀況；在某種程度上可減少微生物細(xì)胞的生成量、提升目的產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變率；③.微生物細(xì)胞能夠被控制在一系列連續(xù)的過(guò)渡態(tài)階段，可用來(lái)控制細(xì)胞的質(zhì)量；并可重復(fù)某個(gè)時(shí)期細(xì)胞培育的過(guò)渡態(tài)，可用于理論研究。與連續(xù)培育方式比較①不需要嚴(yán)格的無(wú)菌條件；2.不會(huì)產(chǎn)生微生物菌種的老化和變異；③.最后產(chǎn)物濃度較高，有益于產(chǎn)物的分別；④.使用范圍廣3.何謂Monod方程？簡(jiǎn)述Monod方程的指導(dǎo)意義、試用范圍以及在可逆性克制劑作用下主要參數(shù)變化。Monod方程——菌體生長(zhǎng)比速μ與限制性基質(zhì)濃度S的關(guān)系方程（見(jiàn)課本）4．在分批式培育與發(fā)酵中，依據(jù)產(chǎn)物生成與微生物生長(zhǎng)和基質(zhì)耗費(fèi)的關(guān)系，發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型有哪些？這些動(dòng)力學(xué)模型對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)實(shí)踐有什么指導(dǎo)意義？依據(jù)產(chǎn)物生成與微生物生長(zhǎng)和基質(zhì)耗費(fèi)之間的關(guān)系，Gaden(1959)將分批發(fā)酵產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)種類(lèi)分為生長(zhǎng)偶聯(lián)型、非生長(zhǎng)偶聯(lián)型和部分生長(zhǎng)偶聯(lián)型。假如生產(chǎn)的產(chǎn)品是生長(zhǎng)偶聯(lián)型（如菌體與初級(jí)代謝產(chǎn)物），則宜采納有益于細(xì)胞生長(zhǎng)的培育條件，延伸與產(chǎn)物合成相關(guān)的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久；假如產(chǎn)品是非生長(zhǎng)偶聯(lián)型（如次級(jí)代謝產(chǎn)物），則宜縮短對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久，并快速獲取足夠量的菌體細(xì)胞后延伸均衡期，以提升產(chǎn)量。5.連續(xù)式培育發(fā)酵有哪些？在開(kāi)放式單級(jí)平均混淆非循環(huán)連續(xù)培育與發(fā)酵系統(tǒng)中，寫(xiě)出稀釋度（D）與限制性營(yíng)養(yǎng)物濃度（S）以及細(xì)胞濃度（x）的動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，繪出稀釋度（D）對(duì)限制性營(yíng)養(yǎng)物濃度（S）、細(xì)胞濃度（x）、細(xì)胞生長(zhǎng)速率（D·x）、倍增時(shí)間（td）影響的動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)并議論其意義。開(kāi)放式與關(guān)閉式連續(xù)培育與發(fā)酵；單級(jí)(罐)式與多級(jí)(罐)式連續(xù)培育與發(fā)酵平均混淆型與非平均混淆型連續(xù)培育與發(fā)酵；循環(huán)式與非循環(huán)式連續(xù)培育與發(fā)酵6.以生物素為限制性基質(zhì)，當(dāng)北京棒桿菌的比生長(zhǎng)速率是0.036h-1時(shí)，生物素的濃度應(yīng)當(dāng)是多少？已知該菌對(duì)生物素的最大比生長(zhǎng)速率是0.2h-1，飽和常數(shù)是0.40μg/L。（自己計(jì)算）第六章1、發(fā)酵罐應(yīng)知足哪些基本要求？能夠保證無(wú)菌狀態(tài)，可滅菌，耐2.5kg/cm2（表壓）的壓力；供應(yīng)好氣（嫌氣）環(huán)境；設(shè)施能耗盡可能低；擁有溫度控制、pH控制及取樣裝置；蒸發(fā)損失不該過(guò)大；設(shè)施操作、沖洗和保護(hù)的人工盡可能少；通用性；內(nèi)壁要圓滑、減少死角；不一樣容積的設(shè)施應(yīng)擁有相像的幾何形狀，便于按比率放大；成本盡可能低。2、機(jī)械攪拌發(fā)酵罐攪拌器的型式有哪些？各有什么特色和應(yīng)用？1）軸向流的代表：螺旋槳攪拌器長(zhǎng)處：混淆成效好弊端：剪切作用差，不可以阻擋氣流沿?cái)嚢栎S上漲，不可以打壞氣泡，不利于溶氧，只用于培育基的配制，料液的混淆。（2）徑向流攪拌器的型式與特色：圓盤(pán)平直葉渦輪攪拌器：是徑向流的代表，在圓盤(pán)上焊有六片平直葉，圓盤(pán)可阻擋氣體沿?cái)嚢栎S上漲，軸向流差，不利于混淆，徑向流強(qiáng)，剪切作用強(qiáng)，有益于打壞氣泡，溶氧成效好，功率耗費(fèi)大。圓盤(pán)彎葉渦輪攪拌器：徑向流較差，剪切作用不如平直葉，溶氧成效不如平直葉，軸向流較強(qiáng)，混淆成效較好，功率耗費(fèi)小。圓盤(pán)箭葉渦輪攪拌器：徑向流差，剪切作用小，溶氧成效差；軸向流強(qiáng)，混淆成效最好，功率耗費(fèi)最小。3、試比較機(jī)械攪拌發(fā)酵罐、自吸式發(fā)酵罐、和升氣式發(fā)酵罐的構(gòu)造和優(yōu)弊端。（1）氣升式發(fā)酵罐：特色及構(gòu)造：利用壓縮空氣的動(dòng)能使醪液翻動(dòng)，以減去機(jī)械攪拌和擋板，節(jié)儉動(dòng)力；罐外冷卻，減少了罐內(nèi)附件。長(zhǎng)處:構(gòu)造簡(jiǎn)單，附件少，簡(jiǎn)單制造，維修和沖洗。撤消了攪拌轉(zhuǎn)動(dòng)，減少了投資，節(jié)儉動(dòng)力約50%，對(duì)菌體無(wú)損害。密封性能好，不易染菌。能自消泡，不須加消泡劑。裝料系數(shù)高，可達(dá)80%-90%。弊端:耗肚量特別大?；煜c通氣相耦合問(wèn)題，很難在不改變通氣的條件下改變混淆狀況。循環(huán)周期長(zhǎng)，2.5分鐘以上，關(guān)于好氧菌,不可以知足溶氧需要。關(guān)于粘度大的醪液，相間混和接觸較差。無(wú)菌空氣壓力高，罐壓低，罐底易出現(xiàn)積淀。降溫也比較困難。（2）自吸式發(fā)酵罐：特色不用空壓機(jī)，在攪拌時(shí)或液體高速發(fā)射時(shí)自動(dòng)吸入空氣。長(zhǎng)處:不需另設(shè)空氣制備系統(tǒng),投資少,能耗低,吸入的氣泡小,溶氧成效好,是通用罐的3倍.弊端:攪拌轉(zhuǎn)速要求高,如20立方米罐,要求400rpm,而通用罐<200rpm,功率耗費(fèi)大,產(chǎn)生泡沫多,裝料系數(shù)減少，≤70%；空氣過(guò)濾器的阻力要求小;發(fā)酵罐內(nèi)壓力低,僅有0.1-0.2kg/cm2,易染菌,主要用于飼料酵母,液體醋等粗放的通風(fēng)發(fā)酵。（3）通用式發(fā)酵罐的優(yōu)弊端長(zhǎng)處:合用范圍廣，便于控溫，醪液混淆成效好，罐壓高。弊端:攪拌功率耗費(fèi)大，每立方米需2千瓦左右；罐內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，不易沖洗，死角多，易滲漏，易染菌。培育菌絲體時(shí)，攪拌易受傷。需宏大的無(wú)菌空氣制備系統(tǒng)，投資高，能耗高。第七章什么叫攪拌軸功率？攪拌器以既定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)用以戰(zhàn)勝介質(zhì)的阻力所需用的功率發(fā)酵工業(yè)常有的非牛頓型流體有哪些？彬漢塑性流體擬塑性流體漲塑性流體凱松體流體3測(cè)定KLa的方法有哪些？各有那些優(yōu)弊端？亞硫酸鹽氧化法長(zhǎng)處：方法簡(jiǎn)易，取樣體積小，可減少因?yàn)榘l(fā)酵罐中液體體積的變化所造成的偏差弊端：費(fèi)時(shí)長(zhǎng)，正確性很差排氣法A穩(wěn)態(tài)法長(zhǎng)處：快捷，一般僅需15min，可采納增添有死菌體的發(fā)酵培育基，合用于小型發(fā)酵裝置弊端：用于大型發(fā)酵罐時(shí)有必定的限制性，不可以用于超出1m高的裝置B動(dòng)向法長(zhǎng)處：在真是的發(fā)酵系統(tǒng)中測(cè)定KLa；在發(fā)酵過(guò)程的不一樣階段都可進(jìn)行；測(cè)定快速；僅需復(fù)膜溶氧電極即可弊端：溶氧濃度的增添范圍較小，對(duì)需氧量靠近發(fā)酵罐供氧能力的發(fā)酵過(guò)程不合用；恢復(fù)通風(fēng)后，微生物的呼吸速率xQO2不是一個(gè)常數(shù)；在高于1m的發(fā)酵罐頂用此法測(cè)定的Kla值顯然偏低；不合用于黏性系統(tǒng)氧的衡算法長(zhǎng)處：最簡(jiǎn)易；可在發(fā)酵過(guò)程中測(cè)定溶氧效率4影響發(fā)酵罐的KLa的要素有哪些？其機(jī)理是什么？空氣流速KLa隨空氣流速的增添而增大，但空氣速度過(guò)大，則可使葉輪發(fā)生過(guò)載攪拌打散氣泡，增大氣液接觸面；形成渦流，延伸氣泡在液體中逗留時(shí)間；形成湍流，減吝嗇泡外的液膜阻力；防止菌絲結(jié)團(tuán)，減少菌絲團(tuán)阻力發(fā)酵液的性質(zhì)黏度、pH、極性、表面張力、離子濃度、菌體濃度等，都會(huì)影響氣泡的大小、穩(wěn)固性和氧的傳達(dá)速率比較放大的基準(zhǔn)有哪些？反響器的幾何特色2、氧的體積傳達(dá)系數(shù)（kLa）3、最大剪切力（對(duì)機(jī)械攪拌反響器，可用攪拌器葉尖線(xiàn)速度表示）4、單位體積液體的攪拌耗費(fèi)功率（P/VL)5、單位反響器有效體積的通氣速率（VVM）6、通氣表觀線(xiàn)速度7、混淆時(shí)間8、攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)計(jì)算見(jiàn)課本第八章1PH對(duì)發(fā)酵過(guò)程有哪些影響，發(fā)酵過(guò)程中應(yīng)如何控制PH？1）①影響酶活性，改變菌體的代謝門(mén)路②影響細(xì)胞膜帶電狀況，改變膜透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)汲取及產(chǎn)物的分泌③影響某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可給性④改變培育基的氧化復(fù)原條件⑤影響產(chǎn)物的穩(wěn)固性⑥影響某些微生物的形態(tài)2）①調(diào)理基礎(chǔ)培育基的配方調(diào)整碳氮源的配比調(diào)整生理酸/堿性物質(zhì)的比率使用緩沖劑或加入碳酸鈣②補(bǔ)料控制H2SO4和NaOH直接控制用補(bǔ)硫酸銨和氨水控制

PH較高時(shí)補(bǔ)加硫酸銨。當(dāng)

pH

較低時(shí)補(bǔ)加氨水。能夠經(jīng)過(guò)補(bǔ)加糖或油來(lái)調(diào)理

pH溶解氧對(duì)發(fā)酵過(guò)程有哪些影響？發(fā)酵過(guò)程中應(yīng)如何控制溶解氧？（10溶解氧影響菌體生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物累積對(duì)大多半需氧發(fā)酵，溶解氧高有益于菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成，但并不是越高越好（2）提升溶氧的方法有：改變氣體成分，用純氧增添氧分壓，也成“富氧通氣”提升罐壓，但CO2溶解度也增添提升通肚量，但會(huì)產(chǎn)生大批泡沫提升攪拌速度和增添?yè)醢?，但工業(yè)化大生產(chǎn)中，大型發(fā)酵罐的轉(zhuǎn)速一般都是固定的，高轉(zhuǎn)速也造成大批泡沫產(chǎn)生發(fā)酵過(guò)程中泡沫消長(zhǎng)的規(guī)律是什么？應(yīng)如何控制和除去泡沫？1）泡沫多少與通氣攪拌的程度相關(guān)，攪拌是惹起泡沫的主要原由。泡沫的產(chǎn)生與培育基的成分相關(guān)，蛋白質(zhì)原料是主要的發(fā)泡物質(zhì)，豐富的有機(jī)質(zhì)增添黏度，有益于泡沫的穩(wěn)固。滅菌方法也會(huì)影響泡沫的形成。菌種不一樣，若有的生長(zhǎng)慢，易起泡。發(fā)酵過(guò)程中，早期泡沫穩(wěn)固，跟著營(yíng)養(yǎng)物的分解利用，泡沫減少，發(fā)酵中后期，菌體大批生殖，發(fā)酵液黏稠，菌體自溶造成可溶性蛋白質(zhì)濃度增添，泡沫上漲2）泡沫的除去：①機(jī)械消沫：在罐內(nèi)裝消沫漿。但作用不大。②化學(xué)消沫：消泡劑有天然油，豆油，菜子油等，它還作為碳源被菌利用。B.高分子物質(zhì)如聚氧丙烯甘油(GP)、聚氧乙烯氧丙烯甘油(GPE)，又叫泡敵。消泡能力比植物油60-80倍強(qiáng)。當(dāng)前工業(yè)上已代替油。發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)如何防治雜菌和噬菌體的污染？（1）無(wú)菌檢查顯微鏡檢查無(wú)菌試驗(yàn)法試劑盒查驗(yàn)法2）發(fā)酵設(shè)施的按期檢查3）嚴(yán)格按要求進(jìn)行操作第十一章積淀法主要包含哪些方法？其機(jī)理分別是什么？鹽析法損壞水化膜損壞水化膜，裸露出憎水地區(qū)中和電荷，減少靜電斥力等電點(diǎn)積淀法有機(jī)溶劑積淀法降低溶劑介電常數(shù)損壞水化膜相反力非離子型聚合物積淀法與有機(jī)溶劑相像，能降低水活度，損壞蛋白質(zhì)的水化膜。常用非離子性聚合物為Polyethyleneglycol(PEG)：是一種水溶性的高分子聚合物，分子量4,000以上的PEG能夠用來(lái)積淀蛋白質(zhì)聚電解質(zhì)積淀法架橋與靜電金屬離子積淀法發(fā)酵工業(yè)常用的吸附劑有哪些？應(yīng)如何采納？活性炭它能吸附絕大多半有機(jī)氣體以及惡臭物質(zhì)SO2、NOx、Cl2、H2S、CO2等有害氣體也有優(yōu)秀的吸附能力長(zhǎng)處：性能穩(wěn)固、抗腐化。弊端：可燃性活性氧化鋁無(wú)毒、對(duì)水的吸附容量很大長(zhǎng)處：性能穩(wěn)固、抗腐化。弊端：可燃性廢氣的凈化可在挪動(dòng)床中使用硅膠常用于辦理含濕量較高的氣體干燥，烴類(lèi)物質(zhì)回收等沸石分子篩常用于含SO2、NOX、CO、CO2、NH3、CCl4、水蒸汽隨和態(tài)碳?xì)浠衔飶U氣的凈化大孔吸附樹(shù)脂選擇性好，解吸簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度好、可頻頻使用和流體阻力較小多級(jí)逆流萃取流程的萃取機(jī)理是什么？料液挪動(dòng)的方向和萃取劑挪動(dòng)的方向相反第十二章離子互換分別1.常用的離子互換樹(shù)脂有哪幾種？其互換機(jī)理是什么？離子互換樹(shù)脂陽(yáng)離子互換樹(shù)脂：強(qiáng)酸性陽(yáng)離子互換樹(shù)脂，弱酸性陽(yáng)離子互換樹(shù)脂陰離子互換樹(shù)脂：強(qiáng)堿性陰離子互換樹(shù)脂，弱堿性陰離子互換樹(shù)脂特種樹(shù)脂：大孔離子互換樹(shù)脂，螯合樹(shù)脂，多糖基離子互換劑，萃淋樹(shù)脂2.在發(fā)酵工業(yè)應(yīng)如何采納離子互換樹(shù)脂？3.簡(jiǎn)述離子互換分別技術(shù)的基來(lái)源理。離子互換分別技術(shù)是鑒于不溶性高分子化合物作為層析物質(zhì)的一種分別方法。經(jīng)過(guò)分子中的活性離子將溶液中帶相反電荷的物質(zhì)吸附在離子互換劑上，而后用合適的洗脫溶劑將吸附物質(zhì)再?gòu)碾x子互換劑上洗脫下來(lái)，從而達(dá)到目的產(chǎn)物的分別、濃縮和純化的目的。第十三章膜分別技術(shù)截留分子量、膜的濃差極化和膜污染各是什么？如何減少膜污染？截留分子量：相當(dāng)于必定截留率(往常為90%或95%)的相對(duì)分子量。濃差極化:在膜分別過(guò)程中，膜表面上溶質(zhì)濃度高于主體溶質(zhì)濃度的現(xiàn)象。膜污染:因?yàn)槿苜|(zhì)與膜的相互作用而在膜表面和孔內(nèi)吸附，或因濃差極化，溶質(zhì)在膜表面產(chǎn)生積淀或結(jié)晶，形成“凝膠層”惹起膜性能變化的現(xiàn)象。對(duì)料液進(jìn)行預(yù)辦理：除菌；對(duì)膜進(jìn)行預(yù)辦理：開(kāi)發(fā)抗污染的膜；改變操作條件：加大料液流速。什么是膜分別？常用的膜分別過(guò)程有哪幾種？其機(jī)理是什么？膜分別：利用膜的選擇性（孔徑大小），以膜的雙側(cè)存在的能量差作為推進(jìn)力，因?yàn)槿芤褐懈鹘M分透過(guò)膜的遷徙率不一樣而實(shí)現(xiàn)分別的一種技術(shù)。反浸透，NF納濾，Ultrafiltration超濾，微濾，一般過(guò)濾膜分別過(guò)程的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)透過(guò)或被截留于膜的過(guò)程，近似于篩分過(guò)程，依照濾膜孔徑大小而達(dá)到物質(zhì)分別的目的，故而能夠按分別粒子大小進(jìn)行分類(lèi)。什么是超濾？影響超濾的要素有哪些？超濾在發(fā)酵工業(yè)有哪些應(yīng)用？超濾：分別介質(zhì)同上，但孔徑更小，為0.001-0.02μm，分別推進(jìn)力仍為壓力差，截?cái)喾肿恿靠勺兓?。什么是反浸透？?jiǎn)述其基來(lái)源理。反浸透：在溶質(zhì)濃度高的一側(cè)施加超出浸透壓的壓力，使溶劑透過(guò)膜的操作。其基來(lái)源理為溶解擴(kuò)散。在高于溶液浸透壓的壓力作用下，只有溶液中的水透過(guò)膜，而全部溶液中的大分子、小分子有機(jī)物及無(wú)機(jī)物全被截留住。第十四章蒸餾設(shè)施酒精發(fā)酵成熟醪中含有哪些雜質(zhì)？在蒸餾過(guò)程中應(yīng)如何除掉？雜質(zhì)類(lèi)型化學(xué)構(gòu)成理化特色去除方法頭級(jí)雜質(zhì)(醛酯雜乙醛、乙酸乙酯、沸點(diǎn)比乙醇低排醛塔排至大氣或冷凝收質(zhì))甲酸乙酯集做工業(yè)酒精中級(jí)雜質(zhì)(酯酒)異丁酸乙酯、異戊沸點(diǎn)與乙醇靠近在塔頂?shù)渭覰aOH溶液，酸乙酯等生成不揮發(fā)性鹽類(lèi)或積淀尾級(jí)雜質(zhì)(雜醇高級(jí)醇、戊醇、異沸點(diǎn)比乙醇高在進(jìn)料板以下(/上)第2~4油)丁醇、甘油、異丙塊氣(/液)相拿出醇等端級(jí)雜質(zhì)(甲醇)甲醇酒精濃度低時(shí)難揮脫甲醇塔，自塔頂排出做發(fā)，酒精濃度高時(shí)易工業(yè)酒精揮發(fā)兩塔蒸餾流程液相過(guò)塔和汽相過(guò)塔各有哪些優(yōu)弊端？氣相：粗餾塔頂上漲的酒精蒸汽直接進(jìn)入精餾塔，能夠節(jié)儉加熱蒸汽和冷卻水兩塔直接聯(lián)通，相互影響。液相：較氣相過(guò)塔多一次清除頭級(jí)雜質(zhì)的時(shí)機(jī)，所得的成品酒精質(zhì)量較高蒸汽耗費(fèi)量許多。常用的酒精粗餾塔有哪些種類(lèi)？各有哪些優(yōu)弊端？泡罩塔板特色：不易擁塞、不漏液、操作彈性較大；構(gòu)造復(fù)雜、成本高，阻力大、氣液接觸不平均、塔板效率低。篩孔塔板特色：構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低，阻力小、氣液接觸較平均；易漏液，操作彈性小，氣液接觸時(shí)間短，氣體向上直吹易產(chǎn)生霧沫夾帶。S（SD）形塔板特色：保持泡罩塔板的長(zhǎng)處，塔板上氣流與液流并行，防止固體沉降，板面液體落差小，氣液接觸較平均，塔板壓降較大。浮閥塔板上漲氣體量發(fā)生變化，浮閥起落改變氣相流通面積，氣流速度變化不大，不漏液，操作彈性大，氣液接觸時(shí)間長(zhǎng)，塔板效率較高，浮閥易出故障。斜孔塔板特色：氣液接觸平均，霧沫夾帶較少，塔板效率較高，生產(chǎn)能力大常用的酒精精餾塔有哪些種類(lèi)？各有哪些優(yōu)弊端？浮閥板、斜孔板、篩孔板。成本：篩孔板<斜孔板<浮閥板操作：浮閥板>斜孔板>篩孔板第十五章蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)施發(fā)酵工程常用的蒸發(fā)設(shè)施有哪些種類(lèi)？在采納蒸發(fā)設(shè)施時(shí)應(yīng)試慮發(fā)酵液的哪些特征？1、按使用壓力分類(lèi)：加壓、常壓、真空2、按蒸汽利用分類(lèi)：?jiǎn)涡?、多效、熱?、按設(shè)施型式分類(lèi)：中央循環(huán)管式、夾套式、盤(pán)管式、刮板式4、按物料啟動(dòng)狀況分類(lèi)：自然循環(huán)、強(qiáng)迫循環(huán)、薄膜式熱敏性、結(jié)晶性、結(jié)垢性、起泡性、腐化性、黏滯性升模式蒸發(fā)器與降膜式蒸發(fā)器的差異有哪些？升模式蒸發(fā)器：形成的液膜與蒸發(fā)的汽流的方向同樣，由下而上的并流上漲。成膜方便，不存在液體分派不勻的問(wèn)題，可是不合適粘度大的液體濃縮降膜式蒸發(fā)器：形成的液膜與蒸發(fā)的汽流的方向同樣，由上而下并流向下。成膜平均度不如升膜式，合適粘度較高的物料濃縮。簡(jiǎn)述結(jié)晶的基來(lái)源理。晶體是擁有必定的幾何形狀、必定顏色的固體，物質(zhì)自溶液中成晶體狀態(tài)析出，或從熔融狀態(tài)受冷時(shí)成晶體狀態(tài)凝結(jié)的過(guò)程稱(chēng)為結(jié)晶。發(fā)酵工業(yè)起晶方法有哪些？舉例說(shuō)明。自然起晶：把溶液蒸發(fā)濃縮至過(guò)飽和區(qū)（不穩(wěn)固區(qū)），則有大批晶核自然形成。刺激起晶：把溶液蒸發(fā)至靠近過(guò)飽和線(xiàn)后把溶液放出，使溶